안녕하세요, 올지영입니다.
우리가 흔히 사용하는 배터리와 같은 모든 전원에는
전압이 명시되어 있습니다.
"12V" 차량용 배터리, "1.5V" 알카라인 건전지처럼 말입니다.
가정에서 사용하는 콘센트 단자의 전원은 "220V" 로,
전신주를 통해 공급되고 있습니다.
각 장비들은 설계 당시 고유의
정격전압을 공급해 주는 것이 필수적입니다.
220V 장비는 12V 전원으로
작동하지 않는다는 것은 기본적인 상식이지요.
12V 장비에 220V 전원을 공급하면?
그 장비는 손상되어 못쓰게 됩니다..ㅠㅠ
마치 된장찌개를 끓일 때
물 3컵이 필요한데 3방울만 넣으면 당연히 끓지 않고,
물 30컵을 넣으면 넘쳐버려
더이상 찌개가 아니게 되어 못 먹게 되는 것과 비슷합니다.(켁)
지난 번 포스트에서 전류에 대하여 이야기할 때,
전류를 흐르게 하는 힘이 바로 전압이라고 언급한 바 있었는데요.
2023.01.26 - [회로이론] - 전류(I), 電流, electric current_정의, 도체/절연체, 전하량, 직류/교류
전류(I), 電流, electric current_정의, 도체/절연체, 전하량, 직류/교류
안녕하세요, 올지영입니다. 아주 아주 먼 옛날부터 우리 인간은 '빛'과 '열'에 의존하는 삶을 살아왔습니다. 빛으로 어둠을 밝히고, 열로 음식을 익히며 또 따뜻한 체온을 유지할 수도 있었지요.
zyoung0120.tistory.com
오늘 바로 이 전압에 대하여 이야기하고자 합니다.
전압(V), 電壓, voltage : 전기적 위치 에너지 차이
전압의 정의
전기 회로에서 전압이란, 도체 내에서 전하를 밀어내는 힘, 또는 압력입니다.
밀어낸다는 것은, 미는 쪽과 받는 쪽이 있다는 것이죠.
이 두 지점 사이의 위치의 차이- 바로 전기적 위치에너지 차이가
전압 혹은 전위차가 됩니다.
기호는 V 이며, 단위는 볼트(volt, [V])를 사용하고,
1 C(쿨롬)의 전하가 1 J(줄)의 에너지를 얻거나 잃을 때의 전위차를 1 V로 정의합니다.
전압의 의미를 쉽게 설명하기 위해
물이 가득 차 있는 장독대를 떠올려 보세요.
이런!
독 아래쪽에 구멍이 나버려서
구멍 아래에 물통을 가져와 받쳐보겠습니다.
(두꺼비가 막아줘야 할 것 같다면 그것은 기분탓...)
독에 물이 가득 있었기 때문에
가득 차 있는 만큼 높은 수압으로 물이 콸콸 쏟아져 나올 것입니다.
물이 조금만 차 있는 독이었다면,
낮은 수압으로 인해 흘러나오는 물은 졸졸졸 흐르며 유량은 적어집니다.
전압에서도 위와 동일한 아이디어가 적용됩니다.
장독대 안의 수위가 바로 전압을 나타내고
흘러나오는 물의 양은 전류를 나타냅니다.
수위가 높다는 것은 그 높이만큼 위치 에너지가 있다는 뜻입니다.
수위가 없다면, 아무런 일도 이러나지 않겠지요?
높이가 있어야만,
위치 에너지, 즉 전압이 있어야만
전류가 흐를 수 있습니다.
또한
높이가 높을 수록, 즉 위치 에너지가 클 수록
전압이 클 수록 전류의 흐름도 커집니다.
전압/전위/기전력
일반적으로 "전압" 이라는 용어를 두루 사용하고 있지만
자세히 들여다보면 상황에 따라
조금씩 다른 용어를 사용하고 있음을 알게 됩니다.
"전위" 는 말 그대로 전기적인 높이(위치에너지) 입니다.
전기적인 위치에너지 차이가 바로 전위차이며
혹은 통상적으로 전압과 같은 개념입니다.
"기전력"은 무엇일까요?
부하를 거치지 않은 순수 전원이라고 생각하면 쉽습니다.
잘 아시다시피 배터리같은 전원을 통해 인가되는 전압은
부하가 연결되었을 때부터 값이 떨어지기 시작합니다. (전압강하)
전위차는 이렇게 연결되는 부하의 크기에 따라
강하되는 정도가 달라질 수 있는 값인 반면에
기전력은 배터리나 전원공급장치에 부하가 없는 무부하 전압입니다.
즉 전류가 흐르고 있지 않을 때의 전압입니다.
그러므로
전위차는 항상 기전력보다 작으며
기전력은 배터리가 공급할 수 있는 최대 전압입니다.
기호
회로 상에서 전압원을 표기할 때에는
아래의 기호를 사용하고 있으니 알아두세요.
직류/교류 전압
전기 회로에 전압을 인가하는 역할을 하는 장치를
"전원" 이라고 합니다.
전원은 전기 발생의 방식에 따라 직류 전원과 교류 전원으로 나뉠 수 있습니다.
직류(DC)는 한 방향으로만 흐르는 단방향 전류입니다.
주로 화학적인 방법으로
일정한 전위차를 지속시키는 전원을 공급 받아
전압을 일정하게 유지합니다.
일반적으로 DC 전원은 극성이 명확하게 언급된 배터리를 생각할 수 있습니다.
전지는 대표적인 직류 전원으로, +/- 기호로 고정된 극성을 표시합니다.
DC전압은 전류를 한방향으로만 밀어 넣기 때문에
올바른 극성을 사용할 수 있도록
부하를 연결할 때 항상 주의해야 합니다.
전압은 전하를 이동시키는 에너지로 이해되므로,
직류에서는 아래의 공식을 따릅니다.
V:전압 W:에너지(일) Q:전하
교류(AC)는 발전기를 이용한 유도전기로서
주기적으로 전압이 변화하며, 이에 따라 전류의 방향도 변경됩니다.
가정에서 사용하는 콘센트의 전압 공급은 50/60Hz로 표기되어 있는데
발전기 내 도체가 1초에 50/60번 회전운동하여
극성이 1초에 100/120번 변환됨을 의미합니다.
일관된 극성이 없기 때문에
콘센트에 +/- 표시를 해줄 필요도 없고
플러그를 꽂을 때에도 어느 방향으로나 연결할 수 있습니다.
교류에서의 전압 공식은 아래와 같습니다.
v: 전압 w:에너지 q:전하
이번 포스트는 이것으로 마치겠습니다.
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ⓒ올지영
※참고자료
Electrical Technology | All About Electrical & Electronics Engineering
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Voltage - Wikipedia
From Wikipedia, the free encyclopedia Difference in electric potential between two points in space "Potential difference" redirects here. For other uses, see Potential. Voltage, also known as electric pressure, electric tension, or (electric) potential dif
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